1引言
超聲波污水流量計是一種利用超聲波脈沖來測量流體流量的速度式流量儀表，從20世紀(jì)80年代開始進(jìn)入中國工業(yè)生產(chǎn)和計量領(lǐng)域，并涌現(xiàn)出了大量新產(chǎn)品，成為新型流量計的主要品種之一。
2工作原理
按工作原理可分為傳播速度差法和多普勒法[1]，因根據(jù)多普勒法的產(chǎn)品應(yīng)用較少，且主要用
于多相流體的測量，這里暫不做介紹，主要探討一下依據(jù)傳播速度差法原理測量單相流。傳播速度
差法有時間差法、頻率差法和相位差法，文中主要討論應(yīng)用較多的時間差法。
3主要特點(diǎn)
與傳統(tǒng)的機(jī)械和電磁式流量測量儀表相比，超聲波流量計具有很多優(yōu)點(diǎn)[6]。
a）超聲波污水流量計可從管道外部進(jìn)行測量，作為非接觸式儀表，該類型儀表無壓力損失，不改
變流體的流動狀態(tài)，對原有的管道無需做任何加工即可測量。
b）超聲波流量計的輸出信號與被測流體流量成線性關(guān)系。
c）測量結(jié)果不受被測流體的黏度、電導(dǎo)率的影響，可測非導(dǎo)電性液體（或氣體）。
d）在大口徑大流量測量中，其造價基本上與管徑的大小無關(guān)，節(jié)約能耗。而其他流量計隨著
管徑的增大，制造成本會大幅度增加。
e）更適用于惡劣條件下的被測對象（高壓、高黏度、強(qiáng)腐蝕、易揮發(fā)、易爆、放射性介質(zhì)等
），因檢測件無需與之接觸，帶來了很大的好處和便利。
當(dāng)然，每種產(chǎn)品也有不足之處，外夾式超聲波流量計，其檢測元件維修更換比較方便，無需斷
流進(jìn)行，不對生產(chǎn)運(yùn)行產(chǎn)生影響，但因其在管道外測量，且聲道數(shù)較少，所以其精度要比管道嵌入
式的要低；如果是管道嵌入式超聲波流量計相對來說維修和更換就比較麻煩，但目前產(chǎn)品可做到三
聲道、四聲道甚至更多聲道數(shù)，所以產(chǎn)品的精度會比較高。另外，因?yàn)槌暡髁坑嫲惭b要求其前
后直管段有比較大的限制（*D后5D），這樣會造成計量精度級產(chǎn)品用于貿(mào)易交接，尤其是組裝
成橇?xí)r，橇的體積會比較大，造價成本和運(yùn)輸成本都會較高。
4在西部原油成品油管道工程中的應(yīng)用
西部原油成品油管道起始于新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市，沿線經(jīng)過新疆、甘肅兩省，管線終
點(diǎn)位于蘭州市西固區(qū)。西部管道工程包括兩部分，即成品油管道工程和原油管道工程，成品油管道
干線和原油管道干線同溝敷設(shè)[7]。
西部管道工程的特點(diǎn)是油品來源較多，油品復(fù)雜，而且成品油采用順序輸送的方式，選用
UFM3030K/F管道嵌入式超聲波流量計，與外夾式超聲波流量計相比，它可以更好地避免管道壁厚不
均勻?qū)y量精度造成的影響。
在如此長的成品油和原油管道工程中，尤其是考慮到貿(mào)易交接、經(jīng)濟(jì)分析和降低成本等主要因
素時，流量計的計量便顯得格外的關(guān)鍵，它將直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與用戶利益。
超聲波污水流量計的安裝和選型是一個比較復(fù)雜的工作，它包括被測介質(zhì)種類，儀表性能參數(shù)，換能器類型及其適用范圍，轉(zhuǎn)換器的基本功能，聲道設(shè)置及前后直管段的長度要求等，設(shè)計過程中要
做好以下幾方面：
a）了解現(xiàn)場測量對象的實(shí)際情況及物理特性，這是選型的前提。
b）信號處理單元應(yīng)適于在戶外和爆炸危險性場所安裝，其防爆、防護(hù)等級應(yīng)符合現(xiàn)場要求。
c）換能器前后要有足夠長的直管段，以確保流體所需的流速分布，一般情況下要求前直管段
10D以上，后直管段5D以上，而且上游30D內(nèi)不能安裝泵、閥等擾動設(shè)備。換能器安裝在傾斜和水平
管道上時，不要裝在上部或底部，以避免管道內(nèi)的氣體或雜質(zhì)進(jìn)入測量聲道。換能器的安裝要使超
聲波傳播路徑通過管道中心。
d）針對測量對象是氣體或液體進(jìn)行換能器的選型，一般氣體用換能器的頻率較低（100～
300kHz），液體用換能器的頻率較高（1～5MHz）。
在西部原油成品油管線所使用產(chǎn)品為管道嵌入式，與工藝管道采用焊接安裝方式。與傳統(tǒng)的法
蘭安裝方式相比，焊接方式減少了泄露點(diǎn)，更進(jìn)一步地提高了精度。傳感器的所有外部零件采用適
合所處環(huán)境中使用的抗腐蝕（聚酯）涂層進(jìn)行保護(hù)。
UFM3030K采用三聲道弦狀布置測量方式，為寬波束傳感器，聲波在液體中的傳送速度為350～
2000m/s。能實(shí)現(xiàn)全雷諾數(shù)范圍的動態(tài)流態(tài)補(bǔ)償，能補(bǔ)償如介質(zhì)溫度、密度、黏度等變化引起的誤
差，超聲波探頭采用固定在測量管件上的技術(shù)，并具有動態(tài)增益補(bǔ)償功能，能克服如固體顆粒
、氣泡、旋渦、結(jié)垢、結(jié)蠟引起的干擾，從而保證了流量測量高精度、高穩(wěn)定性和高重復(fù)性，在流
速大于等于0.5m/s時，測量流量的精度可以達(dá)到±0.3%，在流速不大于0.5m/s且不小于0.3m/s時，
精度可以達(dá)到±0.5%。
該型號超聲波流量傳感器和信號處理單元（流量變送器）可以在室外露天安裝，并處于爆炸危
險場所區(qū)域內(nèi)，其防爆等級為ExdIICT3，防護(hù)等級為IP67，滿足西部管道現(xiàn)場的使用要求。信號處
理單元采用以微處理器為核心的數(shù)字電路技術(shù)，能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠地將被測介質(zhì)的流量轉(zhuǎn)換為
標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號。原油和成品油每個站場的進(jìn)站管線上均設(shè)置了1臺超聲波流量計，能夠較好地完
成流量監(jiān)測、泄露檢測和油品的批量跟蹤，從而將數(shù)據(jù)上傳到站控制系統(tǒng)和調(diào)度控制中心，為模擬
仿真軟件提供可靠的基礎(chǔ)流量數(shù)據(jù)。
5結(jié)束語
西部原油成品油管道工程目前是國內(nèi)大口徑的原油和成品油管道工程，該工程各站場均使用
了超聲波流量計，通過一年多的實(shí)際使用，現(xiàn)場反應(yīng)情況良好，故障率低，具有較高的穩(wěn)定性。由
此可見，從超聲波流量計自身在大口徑管道工程中的優(yōu)勢和現(xiàn)場的良好表現(xiàn)來講，它將在未來的管
道工程中會有更為廣泛的應(yīng)用前景，只需要根據(jù)用途和場合，就可以選擇合適的超聲波流量計。
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